microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座

microRNA——Smallmolecular,BigworldmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第1頁(yè)microRNA發(fā)覺(jué)與研究歷史microRNA——年《science》十大科學(xué)發(fā)覺(jué)之首microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第2頁(yè)DNARNA蛋白質(zhì)基因組學(xué)RNA組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第3頁(yè)蛋白質(zhì)編碼基因數(shù)量人：30,000果蠅和線蟲(chóng)：12,000-14,000釀酒酵母：6,200假單孢菌：5,500人和鼠蛋白質(zhì)編碼基因99%是共同。人個(gè)體間單倍體基因組堿基差異300萬(wàn)個(gè)，其中1萬(wàn)個(gè)（0.3%）出現(xiàn)在蛋白質(zhì)編碼基因中。98%轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是非編碼蛋白R(shí)NA。2倍2倍microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第4頁(yè)RNA分類(lèi)細(xì)胞核和胞液線粒體功效核蛋白體RNArRNAmtrRNA核蛋白體組成成份信使RNAmRNAmtmRNA蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNAmttRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA前體小核RNAsnRNA參加hnRNA剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)小胞漿RNAscRNA/7SL-RNA蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成信號(hào)識(shí)別體組成成份microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第5頁(yè)非編碼RNA(ncRNA)：不被翻譯成蛋白質(zhì)RNA，這些RNA不被翻譯成蛋白質(zhì)，不過(guò)參加蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程。NoncodingRNAs(ncRNAs)ineukaryotesSmallRNA(sRNA)inbacteriaSmallnuclearRNAs(snRNAs)SmallnucleolarRNAs(snoRNAs)MicroRNA(miRNA)SmalltemporalRNAs(stRNAs)SmallinterferingRNAs(siRNAs)RNAinterference(RNAi)GuideRNAs(gRNAs)tRNA/mRNA:tmRNAmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第6頁(yè)有些小RNA分子能直接調(diào)控一些基因開(kāi)關(guān)從而控制細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育并決定細(xì)胞分化組織類(lèi)型小RNA分子本身又包含了若干類(lèi)RNA，依據(jù)小RNA生成、結(jié)構(gòu)和功效大約可分為以下三類(lèi)：miRNA（microRNA)siRNA(smallinterferingRNA)其它小RNAmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第7頁(yè)micoRNA(miRNA)是廣泛存在于真核生物中一組短小、不編碼蛋白質(zhì)RNA家族，它們是由19-23個(gè)核苷酸組成單鏈RNA（3‘端可有1~2個(gè)堿基長(zhǎng)度改變）表示含有組織特異性和階段特異性。即：在不一樣組織中表示有不一樣類(lèi)型miRNA；在生物發(fā)育不一樣階段里有不一樣miRNA表示與靶mRNA3’-UTR結(jié)合，序列特異性在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因翻譯表示，在生物發(fā)育、脂肪代謝、細(xì)胞分化、增殖和凋亡等過(guò)程中發(fā)揮著主要作用microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第8頁(yè)miRNA含有高度保守性，即各種miRNA都能在其它種系中找到同源體；miRNA獨(dú)有特征：其5’端第一個(gè)堿基對(duì)U有強(qiáng)烈傾向性，而對(duì)G卻有抗性，但第二到第四個(gè)堿基缺乏U，普通來(lái)講，除第四個(gè)堿基外，其它位置堿基通常都缺乏CmiRNA執(zhí)行一定生物學(xué)功效：對(duì)與其互補(bǔ)mRNA表示水平含有調(diào)整作用；一些偏大miRNA(27nt)可能參加了基因組重組裝參加生物發(fā)育與各種生理、病理過(guò)程microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第9頁(yè)為何miRNAs非常主要?microRNAs是一類(lèi)新基因調(diào)控因子一些miRNAs控制了動(dòng)植物發(fā)育了解miRNA功效將有利于現(xiàn)在流行siRNA

microRNAs有可能成為新型疾病標(biāo)志物microRNAs可能含有主要臨床應(yīng)用價(jià)值試驗(yàn)結(jié)果：RNA干擾／基因緘默microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第10頁(yè)1993microRNA研究歷史Dr.VictorAmbrosmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第11頁(yè)1993microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第12頁(yè)1993microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第13頁(yè)1993年命名為microRNAmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第14頁(yè)1993年入選《science》年度十大科學(xué)發(fā)覺(jué)之首microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第15頁(yè)1993ThefirstdemonstrationofalinkbetweenmiRNAgenesandcancer.microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第16頁(yè)1993miRNAcontrolssomeplantphenotypemicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第17頁(yè)1993Thefirstquantitativereal-timePCRdevelopedformiRNAprofiling,designedfortheamplificationofprecursormolecules.microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第18頁(yè)1993ThefirststudytoreportonmiRNAprofilingusinganoligonucleotidemicrochip.Thefirstpapertoexplore,byusinggenome-widemiRNAprofilingbymicroarray,thepotentialimportanceofmiRNAsinthediagnosisandprognosisofahumanmalignancymicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第19頁(yè)1993AnelegantstudythatshowsapathogeneticlinkbetweenmiRNAsandtargetoncogenes.microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第20頁(yè)1993ThefirstpapertoshowthatthederegulationofasinglemiRNAgenecanleadtocancer.microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第21頁(yè)1993經(jīng)過(guò)生物信息伎倆分析了microRNA在蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)和轉(zhuǎn)錄因子-microRNA相互調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中作用microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第22頁(yè)199321-ntdsRNAstargetingselectedpromoterregionsofhumangenescausedlong-lasting

andsequence-specificinductionoftargetedgenesmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第23頁(yè)1993Nature

449,682-688(11October)|microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第24頁(yè)1993SangerRelease10.0contains5071

hairpinprecursormiRNAs,expressing

4922maturemiRNAproducts,in

primates,rodents,birds,fish,worms,

flies,plantsandvirusesinAugust

microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第25頁(yè)microRNAshadbeenneglectedforsomanyyearsbecauseoftheirsmallsize.Theunderlyingreasonis:peopleneverdreamthatsmallRNAswillhaveimportantbiologicalroles.

microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第26頁(yè)What’snewaboutmiRNAresearchinrecentdays?16001200No.ofpublications:

5,209

by10/1/14281307

940 828800 484400 163026361993YearNo.ofpublicationsmicroRNApublicationsincreasedveryrapidly8186papers/.07.19microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第27頁(yè)7By:145genes/152maturemiRNAs(SangerRelease3.0)By:192genes/207maturemiRNAs(SangerRelease5.1)By:281genes/319maturemiRNAs(SangerRelease7.1)

By:411genes/455maturemiRNAs(SangerRelease9.0)

By:541genes/733maturemiRNAs(SangerRelease10.1)

By:695genes/866maturemiRNAs(SangerRelease12.0)

TotalnumberofmiRNAgenespredicted:What’snewaboutmiRNAresearchinrecentdays?~1,000(Landgrafetal.,TuschlLab)>25,000(Mirandaetal.,IBMBioinformaticsGroup)MicroRNApublicationsincreasedveryrapidlyHowmanymiRNAsarethereinhuman?microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第28頁(yè)8What’snewaboutmiRNAresearchinrecentdays?MicroRNApublicationsincreasedveryrapidlyHowmanymiRNAsarethereinhuman?WhatregulatesmiRNAs

?

(Heetal.;Diederichs&Harber;Rubyetal.;Viswanathanetal.)NewroleofmiRNAsastumorsuppressors

(Heetal.;Mayretal.)

andtumorinvasionandmetastasis

(Maetal.)MicroRNAsregulatestemcellself-renewalanddifferentiation

(Wangetal.;Parketal.;Yuetal.;Yietal.;Tayetal.)MicroRNAsfunctioninimmunesystems

(Lietal.;Rodriguezetal.;Thaietal.)ViralmiRNAsregulate(HIVorHSV-1)replication

(Tribouletetal.;Umbachetal.)MicroRNAscantarget3’-UTR,5’-UTRandcodingregions

(Lytleetal.;Easowetal.;Tayetal.)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第29頁(yè)microRNA加工成熟與分布microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第30頁(yè)據(jù)體內(nèi)外試驗(yàn)研究表明miRNA生成需要兩個(gè)步驟：1)由長(zhǎng)內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄本（pri-miRNA)經(jīng)Drosha酶作用生成70nt左右miRNA前體(pre-miRNA)，該過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞核2)將pre-miRNA經(jīng)Dicer酶作用加工為成熟miRNA，該過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中。microRNA加工成熟microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第31頁(yè)microRNA是動(dòng)、植物本身基因組編碼形成一類(lèi)小分子microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第32頁(yè)首先由基因組轉(zhuǎn)錄形成長(zhǎng)鏈RNA分子——pri-miRNAmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第33頁(yè)約60%microRNA為獨(dú)立轉(zhuǎn)錄表示；約15%miRNA為成簇存在而共同轉(zhuǎn)錄；其余還有約25%miRNA定位于功效基因內(nèi)含子，隨基因轉(zhuǎn)錄表示。microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第34頁(yè)P(yáng)ri-miRNA經(jīng)雙鏈RNA核酸酶Drosha酶作用，加工形成70-100nt長(zhǎng)度pre-miRNAmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第35頁(yè)P(yáng)re-miRNA在Exportin5介導(dǎo)作用下轉(zhuǎn)運(yùn)出胞核至胞質(zhì)中進(jìn)行下一步加工microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第36頁(yè)P(yáng)re-miRNA在胞質(zhì)中經(jīng)雙鏈RNA核酸酶Dicer酶作用加工形成單鏈成熟miRNA分子microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第37頁(yè)Overall,98of186(52.5%)ofmiRgenesareincancer-associatedgenomicregionsorinfragilesitesmicroRNA分布microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第38頁(yè)microRNA作用機(jī)制microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第39頁(yè)miRNA發(fā)揮作用過(guò)程19-23nt成熟miRNA形成后與其它蛋白共同組成RNA介導(dǎo)緘默復(fù)合體（RISC）參加RNA干擾路徑microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第40頁(yè)miRNA形成RISC復(fù)合體后可與特定靶mRNA結(jié)合，這種結(jié)合不要求嚴(yán)格互補(bǔ)配對(duì)。結(jié)合后造成靶mRNA翻譯抑制翻譯抑制microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第41頁(yè)5’endofthesmallRNA,2–8,knownasthe“seedregion”donothaveacomplex

secondarystructureandarelocatedinaccessibleregionsofthe

RNAmicroRNA識(shí)別靶位點(diǎn)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第42頁(yè)microRNA作用機(jī)制microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第43頁(yè)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第44頁(yè)miRNA與siRNA聯(lián)絡(luò)：均為Dicer產(chǎn)物長(zhǎng)度均為22nt左右，5’端是磷酸基，3’端是羥基均需Argonaute家族蛋白存在同為RISC組分二者進(jìn)化關(guān)系上可能兩種推論：siRNA是miRNA補(bǔ)充miRNA在進(jìn)化過(guò)程中替換了siRNA緘默機(jī)制有重合microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第45頁(yè)miRNA加工成熟過(guò)程與RNAi技術(shù)中慣用siRNA有許多相同之處——均經(jīng)過(guò)Dicer酶對(duì)雙鏈RNA識(shí)別加工而形成單鏈RNA分子。microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第46頁(yè)miRNAsiRNA產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)RNA固有組分之一（正常）RNAi活性形式，病毒感染和人工插入dsRNA之后誘導(dǎo)而產(chǎn)生（異常）起源內(nèi)源轉(zhuǎn)錄本轉(zhuǎn)基因或病毒RNA（外源）直接起源發(fā)夾狀pre-miRNA長(zhǎng)dsRNA結(jié)構(gòu)單鏈雙鏈，3‘端有2個(gè)非配對(duì)堿基，通常為UU互補(bǔ)性不完全互補(bǔ)，存在錯(cuò)配現(xiàn)象完全互補(bǔ)對(duì)靶RNA特異性相對(duì)較低，一個(gè)突變不影響miRNA效應(yīng)較高，一個(gè)突變即引發(fā)RNAi緘默效應(yīng)改變路徑miRNA路徑RNAi路徑對(duì)RNA影響在RNA代謝各個(gè)層面進(jìn)行調(diào)控降解靶mRNA功效調(diào)整內(nèi)源基因表示，在蛋白質(zhì)合成水平發(fā)揮作用，與mRNA穩(wěn)定性無(wú)關(guān)抑制轉(zhuǎn)座子活性和病毒感染，在轉(zhuǎn)錄后水平發(fā)揮作用,影響mRNA穩(wěn)定性miRNA與siRNA區(qū)分microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第47頁(yè)microRNA與腫瘤microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第48頁(yè)?Oncology

–Bladder –Breast –Cervical –Colon –Leukemia –Lung –Pancreas –Prostate –Thyroid?Brain

–Alzheimers –MultipleSclerosis –PrionDisease –Stroke?Miscellaneous –Atherosclerosis –CardiacHypertrophy –Diabetes –HIV/HPVInfection –Lupus?CellularProcess –Angiogenesis –Apoptosis –CellCycle –NeuronalDifferentiation –Proliferation –TelomeraseActivity –T-cellActivation –VariousCellTreatmentmiRNADiseaseAnalysismicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第49頁(yè)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第50頁(yè)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第51頁(yè)microRNA與腫瘤microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第52頁(yè)のE2F1E2F1Tsp1CTGFmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第53頁(yè)miR-17–92簇miR-17–92簇位于13q31，其中包含了7個(gè)microRNA:miR-17-5p,miR-17-3p,miR-18,miR-19a,miR-20,miR-19b-1和miR-92-1O'Donnell等發(fā)覺(jué)MYC能夠結(jié)合到miR-17-92簇所在基因C13orf25第一個(gè)內(nèi)含子上，并誘導(dǎo)miR-17-92簇表示microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第54頁(yè)與p53相關(guān)miRNAmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第55頁(yè)

-06-06microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第56頁(yè)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第57頁(yè)腫瘤有著獨(dú)特miRNA表示譜microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第58頁(yè)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第59頁(yè)microRNA相關(guān)研究microRNAExpressionAnalysismicroRNAFunctionalAnalysismicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第60頁(yè)miRNAExpressionAnalysis

——StrategyOverviewSamplepreparationRNAisolationcDNAsynthesisReal-timePCRanalysismicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第61頁(yè)microRNAcDNAsynthesisstem-loopRTpoly(A)tailRTmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第62頁(yè)Real-timePCRworkflowmicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第63頁(yè)microRNAreal-timePCRSYBRGreenTaqmanprobemicroRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第64頁(yè)microRNA研究專(zhuān)題知識(shí)專(zhuān)家講座第65頁(yè)microRNA研究專(zhuān)